作為一項(xiàng)跨多學(xué)科專(zhuān)業(yè)的技術(shù)，磁懸浮在暖通領(lǐng)域的應(yīng)用是近年來(lái)高效節(jié)能技術(shù)發(fā)展的里程碑之一。從技術(shù)引進(jìn)到100%全自研，美的在磁懸浮技術(shù)上走過(guò)了怎樣的路?從熱銷(xiāo)的磁懸浮離心式冷水機(jī)組擴(kuò)展到低溫制冷、中溫制冷、中高溫?zé)岜茫M(jìn)而構(gòu)建起從暖通整機(jī)到通用壓縮機(jī)的磁懸浮全棧技術(shù)體系，能夠廣泛適配多元場(chǎng)景，為各類(lèi)建筑提供更高效、更節(jié)能、更可靠的系統(tǒng)解決方案。美的是如何實(shí)現(xiàn)并對(duì)此給予了怎樣期待？為此我們采訪了美的樓宇科技水機(jī)產(chǎn)品公司離心機(jī)研發(fā)經(jīng)理李鎮(zhèn)杉和美的樓宇科技水機(jī)產(chǎn)品銷(xiāo)售總監(jiān)秦艷平。
戰(zhàn)略選擇：前瞻性布局磁懸浮技術(shù)賽道
磁懸浮技術(shù)的核心在于通過(guò)磁懸浮軸承技術(shù)取代傳統(tǒng)機(jī)械軸承，用于解決高轉(zhuǎn)速設(shè)備的摩擦與磨損問(wèn)題。磁懸浮這個(gè)技術(shù)最早應(yīng)用在暖通領(lǐng)域可追溯到20世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)歐美企業(yè)開(kāi)始嘗試將該技術(shù)應(yīng)用在離心式壓縮機(jī)上，但因控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本高昂等原因，初期僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段。直到2003年，美國(guó)一公司才正式推出全球首臺(tái)商用磁懸浮離心壓縮機(jī)。
2006年，外資品牌丹佛斯磁懸浮離心壓縮機(jī)開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)。然而，在最初的幾年里，它并沒(méi)在行業(yè)里得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)此，李鎮(zhèn)杉解釋稱(chēng)，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力不夠，市場(chǎng)對(duì)節(jié)能產(chǎn)品的追求意愿并不強(qiáng)，而且它的價(jià)格比傳統(tǒng)水機(jī)要貴兩到三倍，同時(shí)早期的磁懸浮技術(shù)也不夠成熟，產(chǎn)品的可靠性并不高，有問(wèn)題還得送到國(guó)外維修。
在行業(yè)其他廠家還在做傳統(tǒng)水機(jī)的時(shí)候，美的敏銳地捕捉到技術(shù)發(fā)展方向，2011年就前瞻性地啟動(dòng)了磁懸浮技術(shù)的研究工作?！懊赖淖钤绲碾x心機(jī)是定頻的，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)速不能調(diào)整，不能自適應(yīng)地去匹配不同的工況，所以它的能耗比較高?！崩铈?zhèn)杉回憶稱(chēng)，“我們定下的第一個(gè)戰(zhàn)略是‘變頻’，比較成功，也起到了一個(gè)‘彎道超車(chē)’的效果?！痹谶@個(gè)背景下，美的就提出了無(wú)油化和小型化的目標(biāo)?！爱?dāng)時(shí)有幾個(gè)備選技術(shù)，其中磁懸浮技術(shù)是門(mén)檻最高、生命力最強(qiáng)、技術(shù)特點(diǎn)最突出的?！彼f(shuō)，“磁懸浮技術(shù)能同時(shí)支撐兩個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，因此開(kāi)始組建團(tuán)隊(duì)去研究磁懸浮機(jī)組?！?/p>
萬(wàn)事開(kāi)頭難，美的先從外資品牌那里購(gòu)買(mǎi)壓縮機(jī)，然后自己做整機(jī)的開(kāi)發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備。在這種模式下，雖說(shuō)已經(jīng)逐漸打開(kāi)了市場(chǎng)，但整機(jī)的價(jià)格居高不下，同時(shí)，由于核心技術(shù)不掌握在自己手上，導(dǎo)致美的在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不具備商務(wù)上的優(yōu)勢(shì)。
彼時(shí)，美的想要打破技術(shù)封鎖，率先在原有的基礎(chǔ)上提出了“半自制”壓縮機(jī)的目標(biāo)。所謂的半自制，就是壓縮機(jī)里面有一些部件要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，有些短期無(wú)法掌握的技術(shù)則采取繼續(xù)采購(gòu)的模式。在這種模式下，美的也積累沉淀了磁懸浮整機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，包括機(jī)組控制、運(yùn)行調(diào)試、維護(hù)等在內(nèi)的整個(gè)鏈路上的技術(shù)儲(chǔ)備，為后續(xù)攻堅(jiān)全自研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2015年前后，美的半自制的離心機(jī)開(kāi)始推向市場(chǎng)，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)得到了加強(qiáng)。同年GB19577-2015《冷水機(jī)組能效限定值及能效等級(jí)》正式發(fā)布，確定了由冷水機(jī)組性能系數(shù)（COP）以及綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)（IPLV）兩個(gè)指標(biāo)共同來(lái)評(píng)定冷水機(jī)組能效等級(jí)。李鎮(zhèn)杉說(shuō):“從政策層面來(lái)講，能效提升的要求更明確了，在這個(gè)背景下，磁懸浮的優(yōu)勢(shì)就十分突出。”
打破壟斷：全自研磁懸浮壓縮機(jī)問(wèn)世
技術(shù)的發(fā)展走向與之前的判斷相吻合，這也讓美的更加堅(jiān)定地繼續(xù)做磁懸浮技術(shù)的研究。而這一次，美的提出的目標(biāo)是全自研。
為做好技術(shù)研發(fā)，美的組建了一個(gè)數(shù)量超過(guò)100人、且碩博比例超過(guò)70%的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，美的為了支持磁懸浮技術(shù)的自主研發(fā)，每年專(zhuān)項(xiàng)投入1-2億的科研經(jīng)費(fèi)。李鎮(zhèn)杉分享表示，“當(dāng)時(shí)雖然是對(duì)整個(gè)磁懸浮技術(shù)有一定的了解，但因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)門(mén)檻實(shí)在是太高了，要實(shí)現(xiàn)全自研，難度很大?！彼硎荆艖腋〖夹g(shù)涉及到電磁學(xué)、靜力學(xué)、控制學(xué)等十幾個(gè)學(xué)科，它是一個(gè)多學(xué)科超級(jí)耦合的技術(shù)，“所以碰到的一個(gè)比較明顯的課題就是怎么把所有的技術(shù)集成起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是各個(gè)擊破但最后不能協(xié)同。”
項(xiàng)目組花了幾年的時(shí)間，才把一個(gè)跨學(xué)科的仿真平臺(tái)搭建起來(lái)?！耙簿褪怯辛诉@個(gè)仿真平臺(tái)后，磁懸浮技術(shù)才有了正向設(shè)計(jì)的工具，才能出原型機(jī)?！崩铈?zhèn)杉說(shuō)。
成功突破硬件后，項(xiàng)目組的重點(diǎn)攻關(guān)方向調(diào)整為控制系統(tǒng)?！拔覀儏⒖剂艘恍?shū)籍和國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)，然后搭建了一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)還是很有信心的?！崩铈?zhèn)杉回憶說(shuō)，將兩者結(jié)合起來(lái)后，轉(zhuǎn)子的靜態(tài)懸浮很容易就達(dá)成了，而且間隙大小還比較理想，“當(dāng)時(shí)一度很自信地認(rèn)為這個(gè)事情是不是沒(méi)有大家說(shuō)的那么難，怎么一下子就取得比較理想的結(jié)果。”
然而，項(xiàng)目組成員還沒(méi)來(lái)得及高興，他們用手輕輕觸碰懸浮起的轉(zhuǎn)子就跌落了?！斑@對(duì)我們是一個(gè)打擊，當(dāng)時(shí)已經(jīng)參考了很多國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)的做法去做，但效果不盡如人意?！崩铈?zhèn)杉表示，花了四個(gè)月左右的時(shí)間反復(fù)去調(diào)試，改出第二版的控制系統(tǒng)后，輕觸轉(zhuǎn)子不會(huì)跌落了，但稍微用點(diǎn)力還是掉。項(xiàng)目組一次又一次推翻方案，不斷否定自己，被逼著去繼續(xù)尋找原因和解決技術(shù)方案，調(diào)整軟件的架構(gòu)和邏輯程序參數(shù)等等，單單保持穩(wěn)定懸浮這個(gè)事情，他們就花了一年的時(shí)間。
事實(shí)上，靜態(tài)懸浮的考驗(yàn)還只是“開(kāi)胃菜”，畢竟壓縮機(jī)還沒(méi)有轉(zhuǎn)起來(lái)，對(duì)整個(gè)磁軸承的控制的考驗(yàn)還沒(méi)來(lái)。后來(lái)，通過(guò)團(tuán)隊(duì)的努力，以及集團(tuán)和事業(yè)部的堅(jiān)定投入，項(xiàng)目組慢慢地把磁懸浮所涉及到的各項(xiàng)技術(shù)全研究明白。
終于，2019年，美的全自主開(kāi)發(fā)出司南系列磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)組，打破了磁懸浮壓縮機(jī)核心技術(shù)長(zhǎng)期被外資壟斷的歷史，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的完全自主研發(fā)。對(duì)比上一代使用外資技術(shù)的磁懸浮變頻離心機(jī)組，整機(jī)COP提升4%，IPLV提升7%，噪音更低，運(yùn)行更高效，更穩(wěn)定。不僅產(chǎn)品性能超國(guó)家一級(jí)能效指標(biāo)，在成本方面也有顯著優(yōu)勢(shì)。
同年，美的自主研發(fā)的磁懸浮變頻離心機(jī)司南系列憑借著高效節(jié)能的核心技術(shù)成功中標(biāo)合肥市軌道交通五號(hào)線工程機(jī)電系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目，作為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的磁懸浮離心機(jī)組項(xiàng)目，意味著美的自主研發(fā)的磁懸浮變頻離心機(jī)司南系列邁向了新的高度。
技術(shù)突破：高精度磁懸浮控制技術(shù)，超強(qiáng)抗喘振能力
在“科技領(lǐng)先”戰(zhàn)略的牽引下，美的不斷突破自我，啟動(dòng)“全新一代磁懸浮”技術(shù)的研究和落地。這一次，項(xiàng)目組對(duì)標(biāo)美系品牌中最強(qiáng)的型號(hào)，并提出要在保持超一級(jí)能效的情況下優(yōu)化成本超30%的目標(biāo)，難度之大不言而喻。
有了此前的技術(shù)積累，美的想要去挑戰(zhàn)行業(yè)痛點(diǎn)，用行動(dòng)踐行“把復(fù)雜留給美的，讓用戶(hù)更簡(jiǎn)單”。針對(duì)不良的機(jī)房環(huán)境，高濕、粉塵、高溫極易造成機(jī)組IGBT故障甚至炸機(jī)等問(wèn)題，美的采用機(jī)電控一體化設(shè)計(jì)，防水、防火、防腐、防塵性能達(dá)IP67高防護(hù)等級(jí)，最大化程度保護(hù)機(jī)組內(nèi)元器件穩(wěn)定運(yùn)行。李鎮(zhèn)杉提到，到目前為止，行業(yè)內(nèi)大部分產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)都是IP54，僅有美的能做到IP67。
此外，“喘振”是全世界范圍內(nèi)的一個(gè)通用挑戰(zhàn)，由于磁懸浮的軸承比較輕，周期性的喘振會(huì)有導(dǎo)致軸承跌落的風(fēng)險(xiǎn)。美的自研5自由度位置控制技術(shù)和智能防喘振技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)磁軸承進(jìn)行2萬(wàn)次/s的位置檢測(cè)，確保磁軸承懸浮精度達(dá)到0.5μm，同時(shí)磁軸承能具有500次以上的連續(xù)抗喘振能力。即便在斷電等極端情況下，機(jī)組也可通過(guò)自發(fā)電模式和長(zhǎng)壽命備降軸承，確保設(shè)備在極端工況下磁軸承安全降落?！拔覀兓旧线_(dá)到了傳統(tǒng)機(jī)械軸承的抗沖擊能力，在全世界范圍內(nèi)，只有美的能做到這樣的效果，這個(gè)也拿了國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)鑒定。”
正是基于對(duì)產(chǎn)品自身品質(zhì)的自信，美的也開(kāi)創(chuàng)了磁懸浮壓縮機(jī)“十年免費(fèi)保修”的先河。
如今，美的也緊緊跟著人工智能技術(shù)的風(fēng)口。在李鎮(zhèn)杉看來(lái)，人工智能會(huì)顛覆每一個(gè)行業(yè)，要早點(diǎn)去擁抱它，現(xiàn)在已經(jīng)把人工智能技術(shù)帶到產(chǎn)品上了。
在設(shè)計(jì)端，美的通過(guò)構(gòu)建AI仿真平臺(tái)，建立巨量仿真模型庫(kù)。在方案優(yōu)化的時(shí)候，它會(huì)發(fā)揮非常重要的作用，能協(xié)助工程師在眾多組合中找到一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)路線或者方案。在運(yùn)營(yíng)端，美的開(kāi)發(fā)了一個(gè)“水機(jī)Doctor”的健康管理系統(tǒng)，加入人工智能的算法后，能夠通過(guò)大數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)，自動(dòng)輸出一些體檢報(bào)告以及節(jié)能策略等等。
產(chǎn)品延伸：全棧應(yīng)用創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)增量
作為磁懸浮領(lǐng)域的“新玩家”，美的的入局，引起了行業(yè)的關(guān)注，相關(guān)的產(chǎn)品也得到市場(chǎng)追捧。數(shù)據(jù)顯示，2024年，美的離心機(jī)突破2300臺(tái)，其中磁懸浮離心機(jī)占比超過(guò)30%，同比增長(zhǎng)66%。秦艷平表示，過(guò)去三年，磁懸浮離心機(jī)的增速非?？?，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)30%，目前25年上半年訂單的情況也非常好，磁懸浮的接單量同比增長(zhǎng)了70%以上，這都是技術(shù)積累和突破帶來(lái)的結(jié)果。
今年中國(guó)制冷展，美的首次對(duì)外展出磁懸浮平臺(tái)全棧家族陣列，包括磁懸浮離心式冷水機(jī)組磁懸浮冰蓄冷雙工況機(jī)組、磁懸浮水蒸氣壓縮機(jī)、磁懸浮空氣壓縮機(jī)等產(chǎn)品矩陣，引起行業(yè)的廣泛關(guān)注。
李鎮(zhèn)杉表示，磁懸浮作為一種通用技術(shù)，它能應(yīng)用在有旋轉(zhuǎn)的機(jī)械上，水機(jī)是其中的主航道，“當(dāng)我們把這個(gè)技術(shù)研究透之后，就嘗試去別的產(chǎn)業(yè)拓展它的應(yīng)用場(chǎng)景和范圍，產(chǎn)生更大的價(jià)值?！?/p>
在縱向延展上，磁懸浮技術(shù)更多還是應(yīng)用在空調(diào)領(lǐng)域，不管低溫制冷、中溫制冷還是中高溫?zé)岜?，它的底層邏輯都是空調(diào)類(lèi)型的機(jī)組。“傳統(tǒng)的這些產(chǎn)品都是用有油的軸承，在低溫下它會(huì)凝固，高溫下它會(huì)碳化?！崩铈?zhèn)杉說(shuō)，“磁懸浮的好處就是打破了很多傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，就可以在同一個(gè)大類(lèi)里面向更高溫和更低溫兩個(gè)邊界擴(kuò)展?！?/p>
在橫向延展上，更多是往通用機(jī)械去，例如空氣壓縮機(jī)等。相比傳統(tǒng)的空壓機(jī)，ACMD磁懸浮空壓機(jī)系列可節(jié)能20%，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件，全生命周期持續(xù)節(jié)能。
無(wú)論是縱向延展還是橫向延展，磁懸浮技術(shù)都能發(fā)揮無(wú)油、節(jié)能、可靠等優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
秦艷平介紹，在存量市場(chǎng)成為主要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域的環(huán)境下，體積小、性能高等特點(diǎn)的模塊化機(jī)電控一體式磁懸浮冷機(jī)在節(jié)能改造市場(chǎng)上，具有很強(qiáng)適配性和競(jìng)爭(zhēng)力。在高能耗的工業(yè)領(lǐng)域，美的磁懸浮水蒸氣壓縮機(jī)走向市場(chǎng)已有應(yīng)用，結(jié)合高溫?zé)岜媒鉀Q方案，替代鍋爐會(huì)成為趨勢(shì)和方向，也將是企業(yè)節(jié)能的重要手段之一。空壓機(jī)的降耗是工業(yè)節(jié)能減排的另一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的空壓機(jī)，磁懸浮空壓機(jī)系列其無(wú)油的優(yōu)勢(shì)在食品、醫(yī)藥、發(fā)酵等行業(yè)是剛需，磁懸浮空壓機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用也必將對(duì)空壓機(jī)節(jié)能降耗形成助力和推動(dòng)。
“未來(lái)，高溫?zé)岜靡约翱諌簷C(jī)是除了制冷機(jī)外的重要領(lǐng)域之一，美的也會(huì)在以上相關(guān)品類(lèi)里面做更多的投入，更好的豐富產(chǎn)品和應(yīng)用方案，為“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成貢獻(xiàn)出更多的力量”他說(shuō)。
從2011年率先錨定磁懸浮離心機(jī)技術(shù)研發(fā)，到2016年決定挑戰(zhàn)磁懸浮軸承和行業(yè)壓縮機(jī)技術(shù)珠峰（小型化和無(wú)油化)），到如今已形成磁懸浮平臺(tái)全棧產(chǎn)品矩陣，美的在磁懸浮領(lǐng)域也完成從模仿到跟隨再到領(lǐng)先的角色蛻變。“現(xiàn)在有這樣的成果，我也覺(jué)得挺自豪和驕傲的，背后是企業(yè)長(zhǎng)期持續(xù)的支撐，以及團(tuán)隊(duì)鍥而不舍換來(lái)的?！?/p>
“在漫長(zhǎng)的新周期，成績(jī)是暫時(shí)的，挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)才是常態(tài)?！痹?025年經(jīng)營(yíng)年會(huì)上，美的集團(tuán)董事長(zhǎng)方洪波明確指出，要鼓勵(lì)創(chuàng)新，不害怕失敗，尋找產(chǎn)品力、創(chuàng)新力、用戶(hù)思維等痼疾的破解之道。
未來(lái)，隨著碳中和進(jìn)程加速，憑借技術(shù)積累與生態(tài)整合能力，美的有望進(jìn)一步鞏固全球磁懸浮暖通市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。
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